Mond_Lager

Moon Camp Pioneers-Galerie 2020-2021

In Moon Camp Pioneers hat jedes Team die Aufgabe, mit Fusion 360 ein komplettes Mondlager in 3D zu entwerfen. Sie müssen auch erklären, wie sie die lokalen Ressourcen nutzen, die Astronauten vor den Gefahren des Weltraums schützen und die Wohn- und Arbeitseinrichtungen beschreiben.

Mannschaft: Sechseck

DLR_School_Lab TU Dresden  Dresden    Deutschland 15, 16

Externer Viewer für 3d-Projekt

Beschreibung des Projekts

Das Moon Camp sieht aus wie ein Kreuz. Jeder Teil des Mondlagers ist mit dem Zentrum verbunden, so dass jeder Ort von jedem anderen Ort des Lagers aus erreichbar ist. Auf diese Weise müssen die Astronauten das Innere des Mondlagers nicht so oft verlassen. Außerdem müssen sie weniger laufen, um von Punkt A nach Punkt B zu gelangen, als wenn das Mondlager eine gerade Linie wäre. Das Camp besteht aus einem Schlaf- und Essbereich, einem Doppeltürsystem, das das Camp mit der Außenwelt des Mondes verbindet, einem wissenschaftlichen Bereich, einem Gewächshaus, einer Werkstatt, einem Gerät zur Messung von Radiowellen und einer Kombination aus Photovoltaik und Solarthermie.

Wo wollen Sie Ihr Moon Camp errichten?

Das Lager würde auf der gegenüberliegenden Seite des Mondes errichtet, um Radiowellen einzufangen, die nicht von den von der Erde gesendeten Radiowellen gestört werden [1]. Der Teil des Lagers, in dem die Besatzung lebt, ist optimal in einer sicheren Umgebung wie einem Krater gebaut, um vor Kometen und anderen Dingen aus dem All geschützt zu sein [2]. Große Krater befinden sich an den Polen des Mondes [2]. Es ist sogar noch vorteilhafter, sich an einem Pol niederzulassen, weil es dort relativ viel Mondeis gibt [3], das zunächst untersucht und später für Brennstoffzellen [4] oder die Wasserstoffproduktion [5] verwendet werden kann.

[1] Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt: Erde und Mond. 2020. p. 103. URL: https://www.dlr.de/next/Portaldata/69/Resources/downloads/ErdeMond_05_gesamt150dpi.pdf [Zugriff am 20.04.2021]

[2] Nadia Drake: Warum der Südpol des Mondes das heißeste Ziel im Weltraum sein könnte. 2019. URL: https://www.nationalgeographic.com/science/article/why-moons-south-pole-may-be-hottest-space-destination-blue-origins-shackleton-crater [Zugriff am 20.04.2021]

[3] NASA: Ice Confirmed at the Moon's Poles. 2018. URL: https://www.nasa.gov/feature/ames/ice-confirmed-at-the-moon-s-poles [Zugriff am 20.04.2021]

[4] Martin Rosenberg / Martin Gent / Wiebke Ziegler: Brennstoffzelle. 2021. URL: https://www.planet-wissen.de/technik/energie/brennstoffzelle/index.html [Zugriff am 20.04.2021]

[5] U.S. Department of Energy: Hydrogen Production: Electrolysis 2021. URL: https://www.energy.gov/eere/fuelcells/hydrogen-production-electrolysis [Zugriff am 20.04.2021]

Wie wollen Sie Ihr Mondlager bauen? Beschreiben Sie die Techniken und Materialien, die Sie verwenden würden.

Das Moon Camp sieht aus wie ein Kreuz. Jeder Teil des Mondlagers ist mit dem Zentrum verbunden, so dass jeder Ort von jedem anderen Ort des Lagers aus erreichbar ist. Auf diese Weise müssen die Astronauten das Innere des Mondlagers nicht so oft verlassen. Außerdem müssen sie weniger laufen, um von Punkt A nach Punkt B zu gelangen, als wenn das Mondlager eine gerade Linie wäre. Das Camp besteht aus einem Schlaf- und Essbereich, einem Doppeltürsystem, das das Camp mit der Außenwelt des Mondes verbindet, einem wissenschaftlichen Bereich, einem Gewächshaus, einer Werkstatt, einem Gerät zur Messung von Radiowellen und einer Kombination aus Photovoltaik und Solarthermie. Alle Hauptkomponenten sind aufblasbar, um den Transport von der Erde zum Mond zu erleichtern und das Gewicht zu reduzieren.

Die Umgebung auf dem Mond ist für die Astronauten sehr gefährlich. Erklären Sie, wie Ihr Moon Camp sie schützen wird.

Der Teil des Lagers, in dem die Besatzung lebt, ist optimal in einer sicheren Umgebung wie einem Krater gebaut, um vor Kometen und anderen Dingen aus dem All geschützt zu sein [1]. Große Krater befinden sich an den Polen des Mondes [1].

[1]Nadia Drake: Warum der Südpol des Mondes das heißeste Ziel im Weltraum sein könnte. 2019. URL: https://www.nationalgeographic.com/science/article/why-moons-south-pole-may-be-hottest-space-destination-blue-origins-shackleton-crater[Zugriff am 20.04.2021]

Erläutern Sie, wie Ihr Moon Camp den Astronauten zur Verfügung stehen wird:
Wasser
Lebensmittel
Elektrizität
Luft

Es ist sogar noch vorteilhafter, sich an einem Pol niederzulassen, denn dort gibt es relativ viel Mondeis[1], das zunächst untersucht und später für Brennstoffzellen[2] oder die Wasserstoffproduktion[3] verwendet werden kann.

[1] NASA: Ice Confirmed at the Moon's Poles. 2018. URL: https://www.nasa.gov/feature/ames/ice-confirmed-at-the-moon-s-poles [Zugriff am 20.04.2021]
[2]Martin Rosenberg / Martin Gent / Wiebke Ziegler: Brennstoffzelle. 2021. URL: https://www.planet-wissen.de/technik/energie/brennstoffzelle/index.html [Zugriff am 20.04.2021]
[3] U.S. Department of Energy: Hydrogen Production: Electrolysis 2021. URL: https://www.energy.gov/eere/fuelcells/hydrogen-production-electrolysis [Zugriff am 20.04.2021]

Die Nahrungsmittelversorgung der Astronauten auf dem Mond ist eine der größten Herausforderungen. Es muss darauf geachtet werden, dass die Nahrung sowohl ausgewogen als auch ausreichend ist. Alle notwendigen Vitamine, Proteine, Kohlenhydrate, Fette und Mineralien müssen bereitgestellt werden. Da die Zucht von Tieren ausgeschlossen ist, muss alles hauptsächlich aus Obst und Gemüse gewonnen werden. Allerdings ist auch zu beachten, dass es auf dem Mond nicht viel Wasser, gute Böden oder Mikroorganismen zu deren Verbesserung gibt. Daher können nur Pflanzen mit sehr geringen Wachstumsanforderungen angebaut werden. Als erstes haben wir die lebenswichtigen Vitamine und Nährstoffe des Menschen überprüft. Alle diese lebenswichtigen Vitamine und Nährstoffe werden aus folgenden Pflanzen gewonnen: Gurke, Kohlrabi, Pilze, Kichererbsen und Leinsamen. In der Antarktis wurden bereits Versuche durchgeführt, um Pflanzen unter extremen Bedingungen ähnlich denen auf dem Mond zu züchten [1]. Gurken und Kohlrabi wuchsen dort erfolgreich und liefern die Vitamine A, B, C, E, K, I, J. Pilze und Kichererbsen liefern die fehlenden Vitamine D, F und G. Außerdem haben sie sehr geringe Wachstumsanforderungen, so dass man sie auf dem Mond wachsen lassen könnte. Schließlich könnte auch Flachs eine Option sein, denn er liefert Leinsamen, die viele Nährstoffe enthalten und zu Öl verarbeitet werden können. Öl ist in der Tat wichtig für eine ausgewogene Ernährung. Um ausreichende Mengen an Vitamin B-12 und Vitamin D zu erhalten, sollten die Astronauten auch Ersatzprodukte verwenden. Außerdem wird die Einnahme von Eiweißpulvern unumgänglich sein, da sie für den Muskelaufbau sehr wichtig sind[2].

Die Struktur des Gewächshauses ähnelt der der meisten Module unserer Mondstation und besteht aus zusammenhängenden aufgeblasenen Segmenten mit Zwischenböden zur Stabilisierung und besseren räumlichen Verteilung. Im Gewächshaus gibt es Reihen von Metallregalen, auf denen die Pflanzen wachsen. Dabei wird das Prinzip der "Aeroponik" verwendet. Der Vorteil ist, dass keine Erde verwendet wird, die ohnehin nicht auf den Mond mitgenommen werden könnte. Das Prinzip funktioniert folgendermaßen: Die Wurzeln werden mit nährstoffhaltigem Wasser besprüht und die Blätter werden mit LED-Lampen beleuchtet. Die Luft wird mit CO2 angereichert, Keime und Pilze werden herausgefiltert. Ein Nachteil ist der hohe Stromverbrauch, der durch die Lampen verursacht wird[1].

[1] Tanja Zech: Gemüse aus dem ewigen Eis deutsche Forscher wollen in der Antarktis Gemüse anbauen. Verrückte Idee? Keineswegs! Das ist der Sinn des Projekts. 2018. URL:https://www.deutschland.de/de/topic/umwelt/eden-iss-gewaechshaus-in-der-antarktis [Zugriff am 20.04.2021]
[2] D. Lenz: Eiweiß hilft bei richtiger Anwendung beim Muskelaufbau 2015. URL: https://www.forschung-und-wissen.de/nachrichten/medizin/eiweiss-hilft-bei-richtiger-anwendung-beim-muskelaufbau-13372184 [Zugriff am 20.04.2021]

Eines der wichtigsten Themen auf dem Mond ist die Energie. Da es auf dem Mond weder Wind noch flüssiges Wasser oder Brennstoffe wie Kohle usw. gibt, ist die Sonne die einzige nachhaltige Energiequelle. Deshalb werden in unserer Design-Skizze Solarzellen neben dem Lager platziert, um Strom zu erzeugen. Da die Stromerzeugung durch die Solarzellen im Laufe des Tages stark schwankt, wird ein Akku an das Stromnetz angeschlossen, um den Stromüberschuss am Mondtag zu reduzieren und die Energie zu speichern. Um die Energie für einen längeren Zeitraum zu speichern, wird eine reversible Brennstoffzelle an das Netz angeschlossen, die das Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufspaltet, wenn ein Energieüberschuss vorhanden ist, oder umgekehrt, wenn z. B. nachts mehr Strom benötigt wird, um aus Sauerstoff und Wasserstoff Strom zu erzeugen. Wir haben uns für die Brennstoffzelle entschieden, weil sie mit wenig Wasser viel Energie speichern kann. Um die Sonnenenergie vollständig zu nutzen, haben wir zusätzlich zu den Solarzellen eine thermische Solaranlage gebaut. Die schwarzen Solarkollektoren sind zwischen den Solarzellen angebracht.

Die Luft, die für die Astronauten benötigt wird, wird von der Erde bereitgestellt und muss von Zeit zu Zeit mit Versorgungsraketen von der Erde zum Mond transportiert werden, um die Luft im Lager aufzufrischen.

Erläutern Sie, was der Hauptzweck Ihres Mondlagers sein wird (z. B. kommerzielle, wissenschaftliche und/oder touristische Zwecke).

Dieses Mondlager soll hauptsächlich für wissenschaftliche Zwecke genutzt werden.

Beschreiben Sie einen Tag auf dem Mond für Ihre Moon Camp Astronautencrew.

Ein Tagesablauf in diesem Moon Camp könnte so aussehen: Nach dem Aufstehen zu einer geregelten Zeit beginnt die Crew den Tag mit dem Frühstück. Danach beginnt die Arbeit, die zum Beispiel darin besteht, auf dem Mond gefundene Materialien zu untersuchen, Daten auszuwerten, den Mond durch Expeditionen zu erkunden, mit der Erde zu kommunizieren und vieles mehr. Zwischen der Arbeit isst die Besatzung noch ein paar Mal und treibt viel Sport, um in Form zu bleiben. Nach der Arbeit haben die Astronauten einige Stunden Freizeit, und nachdem sie vierzehn bis sechzehn Stunden aufgestanden sind, gehen sie zu Bett, obwohl es noch genauso hell ist wie beim Aufstehen, denn die Tage auf dem Mond sind recht lang, vor allem an einem der Pole [1]. Ein geregelter Tagesablauf ist für die Besatzungsmitglieder wichtig, um genügend Schlaf zu bekommen.

[1]P. Gläser / J. Oberst: Illumination conditions at the lunar poles: Implications for future exploration. 2017. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0032063317300478?via%3Dihub [accessed on 20.04.2021]



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